2020523文章编号 1005-8656（2020）05-0023-04
萨日娜1，孟雪峰2
（1.内蒙古气象服务中心，内蒙古 呼和浩特 010051，2.内蒙古气象台，内蒙古 呼和浩特 010051）
摘要 文章对2017 年8 月 8日内蒙古自治区成立70 周年庆祝活动当天，呼和浩特市出现的对流性高影响降水天气成因进行分析。结果表明：（1）本次降雨属于东部冷涡主体控制下，其西北气流中小槽影响下的阵雨和雷阵雨天气，降水的强度和落区呈极不均匀的分散性特征。降水落区在短期、短时可确定，但短临时效的降水起止时间、强度有偏差，即定时、定量在本次大环流背景下的预报有难度。（2）8 日气温从08 时的18.0 ℃上升到12 时的24.0 ℃，CAPE增加至1532.6 J·Kg-1以上，伴随温度平流的垂直变化存在潜在不稳定能量，对流条件转好，12 时呼和浩特站订正探空达到自由对流条件，对流单体虽遍地开花，但对流发生早晚取决于达到自由对流条件的时间。(3)对流云团的监测，天气雷达观测效果具有明显优势，对降水的监测需以天气雷达观测为主，卫星云图为辅助。影响主会场的强对流回波只有一次，原因在于只要有雷暴出现便会消耗该区域内的CAPE，过些时候再有对流系统进入该区域，雷暴是否重现，取决于该区域内CAPE是否能够重建。CAPE的重建需要中高层冷平流和低层暖湿平流，呼市增加的14 时探空资料显示，中高层没有明显冷平流，且低层也没有明显暖湿平流，因此被上一波深厚湿对流消 耗掉的CAPE难以重建，从周边进入该区域的雷暴（深厚湿对流）将趋于衰减。
关键词 高影响天气；预报能力；不稳定能量；对流单体；自由对流
中图分类号 P458.1+21 文献标识码 A doi:10.qx.2020.05.005
引言
内蒙古自治区成立70周年庆祝活动于2017 年8 月8 日16 时开幕，本次天气过程是受西北气流短波槽影响，呼和浩特市午后出现雷阵雨天气，对庆祝活动开幕式具有敏感性和高影响特点，哪怕只有0.2 mm的降水都将影响到演出效果和开幕式的正常进行，因此本次气象保障非常关键，是典型高影响天气预报服务过程。
本文利用常规气象观测资料、卫星雷达、ncep 再分析资料等对2017 年8 月8 日内蒙古70 周年大庆期间主会场附近的对流性天气的演变做了分析，这类一般性的对流天气在举行重大活动时成为敏感的“高影响天气”，需要对这种分散性对流天气的生消规律进行初步研究。尤其是对重大活动气象保障任务，如何精准预报强对流天气是预报服务的核心问题。许多学者对强对流天气的天气形势[1-2]、层结条件[3-4]、临近预报技术[5-8]等进行了深入细致的研究，对强对流天气预报准确率的提升起到了关键性作用。同时，随着人们对精细化预报的需求程度不断提高，对定点、定时的精细化预报需求更多[9]，高
分辨率的数值模式快速发展，但高分辨率模式在业务中应用的准确度还需进一步提高[10-14]，尤其在重大活动保障工作中，精细化定量预报十分关键，如何客观的、定量的进行气象保障工作，并且让受众了解到气象服务的效益也是十分必要的[15]。
本次重大气象保障工作中内蒙古气象台做出了准确的预报，8 月7 日预报了8 日主要降雨时段为13—15 时，8 日关键时刻通过对降雨云图的监测，给出了14 时强降水停止，16 时降水结束的决策意见，气象保障取得圆满成功。但预报过程中还存在许多需要总结的技术问题，在预报会商中各位专家预报意见存在较大分歧，主会场过程降水量把握并不理想。16 时即开幕式以后仍有0.1 mm的降水，可以说对开幕式有惊无险。重大活动的气象保障服务作用日益凸显，气象保障工作在各种大型活动中的作用越来越重要，可见对现有预报能力的分析总结很有必要。本文针对此次雷阵雨高影响天气预报技术能力进行分析总结，对提升今后的预报服务水平和技巧提供科学依据。
1 降水特征
2017年8 月8 日呼和浩特市呈现降水强度、落区极不均匀的分散性特征。主要降水时段发生在11—17 时，强降水时段主要集中在11—14 时，出现在呼和浩特市中部和北部。最强降水位于呼和浩特市北部山区后店村，为42.6 mm，其次为哈乐镇水库32.1 mm、市区攸攸板镇27.0 mm。最大小时雨强出现在攸攸板镇21.3 mm（12—13 时）。
呼和浩特观测站降水为28.6 mm，主要出现在12—14 时，最大小时雨强为12.9 mm（12—13 时）。主会场区野马图观测站降水量为9.7 mm，出现在12—17 时，最大小时雨强为7.2 mm（12—13 时），16 时庆祝活动正式开始，野马图降水逐渐停止，16—17时降水量为0.1 mm。现场气象应急保障车观测降水，总降水量7.2 mm，13 时为5.0 mm，16 时之前为7.2 mm，16时降水基本结束（图略）。
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2 大尺度环流特征
8月8日08—14时，500 hPa东亚呈现一槽一脊西高东低的形势（图略），东部有冷涡存在，冷涡中心到贝加尔湖有横槽，横槽后部有一冷中心，贝加尔湖西侧的脊前不断有弱冷空气沿西北气流南下影响内蒙古河套地区；河套地区处于高空200 hPa（图1）急流出口区的左前方，具有辐散抽吸作用，加速整层的垂直上升运动；700 hPa高空形势与500 hPa类同，只是暖平流非常明显，25 ℃中心正位于呼和浩特市；低层850 hPa是切变线从西北向东南移动的过程。地面辐合线也是相同方向的移动，值得关注的是从11—14 时地面辐合线南段下山导致了呼和浩特这场较明显的降水天气。
图1 8日08时（a）、14时（b）200 hPa高空急流
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在500 hPa东部冷涡主体控制下，其西北气流中正好有小槽划过呼和浩特市高空配合冷平流影响，河套地区即阴山南部的阵雨、雷阵雨天气预报是很明确的。即对冷涡控制，西北气流中小槽影响的阵雨和雷阵雨（分散性）其大范围的影响区域预报是有把握能力的，但对短期（1～3 d）和短时（12 h）、短时临近（1～2 h）其降水中心出现的位置、强度和具体的起始时间很难把握，预报能力很弱，这也是本文讨论研究的重点。
3 对流潜势
8月8日呼和浩特的雷阵雨是在西北气流控制下，高空小槽影响的天气，没有较强的辐合系统影响，依靠局地对流发展形成。因此，其强弱主要取决于对流不稳定能量的大小和分布。
8月8日08时，呼和浩特站探空的温度对数压力图可见（图略），整层大气的不稳定能量较弱，CAPE为65.9 J·Kg-1，但整层大气温度露点差较小，水汽条件较好。需要注意的是8月8日早晨天气放晴，主会场08—12 时气温从18.0 ℃升温到23.0 ℃，对地面增温不稳定能力聚集十分有利，12 时订正后的CAPE为1532.6 J·Kg-1（图略）。再有，700 hPa为较强的暖平流，300 hPa有较强冷平流，有利于条件不稳定以及不稳定能量（CAPE）的增强和维持，进一步加大了深厚湿对流发生的可能性（图2）。
13 时对流发生，雨强较大，不稳定能量释放，至14 时呼和浩特站探空的温度对数压力图可见（图略），整层大气的不稳定能量再度减弱，CAPE为163.5 J·Kg-1，CIN为148.4 J·Kg-1，对流层低层为
抑制能量，不利于对流系统的发展。可见对不稳定能量，尤其是不稳定能量的增长和潜在不稳定能量的细致分析是预报的关键，对流强度的预报很大程度上取决于对不稳定能量的预判上，具有可预报性。
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海南康辉旅行社4 对流触发特征
从卫星云图天气实时监测分析可见，本次对流发展具有全域性、分散性、多对流单体发展的特征。从预报角度分析，受地面辐合线、弱切变、地形等多因素影响，以热对流发展为主，对流单体生成发展的具体时间和位置难以判定。11 时30 分开始，对流在不稳定区域内散乱发展，以对流单体为主，没有明显的组织，全域同时发展且发展迅速（图略），明确的分析出小尺度影响系统技术难度极大。各对流单体的发展和影响地区目前的预报技术难以提前预报，只能依靠天气雷达、卫星云图和自动气象站对对流单体的实时监测解决短时临近预报问题。三明
从不稳定能量角度分析，8 月8 日早晨天空放晴，太阳辐射地面增温很明显，订正后的呼和浩特站探空的温度对数压力图其CAPE为1532.6 J·Kg-1，极有利于对流发展。值得注意的是：从以往经验来看，
对流抑制CIN为0并不一定意味着深厚湿对流（雷暴）可以自发产生，多数情况下仍然需要一定的触发，主要原因在于T-Ln P图的理想化假定会明显高估CAPE值，而低估CIN（对流抑制）值，当T-Ln P图显示CIN值为0 时，实际的CIN其实仍有一定大小；订正后的呼和浩特站探空的温度对数压力图，正能量区已经接地，基本达到自由对流条件，不需要明显的触发条件便可以产生局地对流。可见，对流单体遍地开花，从晴空区很短的时间变成多对流单体覆盖，可能就是因为各地都接近了自由对流条件而形成。因此，这类预报需要细致的分析其不稳定条件的变化，其发生日变化明显，发生早晚取决于达到自由对流条件的时间。黄山太平湖景区
5 对流云团监测及降水预判
卫星云图、天气雷达观测（组合反射率图）可见：对流云从11 时开始发展，11 时30 分在武川县已经发展为成片对流云团，开始降水，12 时以后发展逼近野马图主会场（位于呼和浩特雷达站西北方向20 km处），12 时20 分，主会场开始雨滴掉落；13 时强回波影响主会场，主会场降雨加强，14 时（图略）后强回波移出主会场，主会场较强降水结束，但仍有弱回波覆盖，维持微量降水，直到16 时20 分降水才完全停止。从观测的连续演变来看，只有一个强回波影响了主会场，主要时段在13—14时，再没有其他强回波移入影响主会场，上游的对流单体或从旁边移过或移来减弱消散。
对流云团的监测主要依靠卫星云图、天气雷达和自动气象观测站，在对流单体发展初期，卫星云图和
天气雷达观测效果较一致，强度增强一致性较好。对流单体发展后期，卫星云图发展旺盛，对流云顶云帧面积扩大，说明上升运动增强，难以判断降水区域。天气雷达观测效果具有明显优势，对降水区域的观测精准，因此，对本次降水的监测需要以天气雷达观测为主，卫星云图辅助，同时注意其发展后期的大气环境场。
呼和浩特雷达站位于阴山山脉的料木山顶，较阴山南麓（即主会场）高出1000 m左右，而最低0.5 ˚仰角（以下雷达图）的只能看到约2.1 km的回波。 因此对呼和浩特市区和主会场的观测中存在不足，无法有效观测到市区和主会场低层的回波情况，对低层产生的弱降水监测能力受到影响。8 月8 日14 时的主会场弱降水监测有一定的不足，回波很弱但还有微量降水发生。
6 主会场微量降水持续原因
12 时以后强回波逼近野马图主会场，12 时20 分，主会场开始降雨；13 时强回波影响主会场，主会场降雨加强，14 时后强回波移出主会场，主会场较强降水结束，再没有其他强回波移来影响主会场，上游的对流单体或从旁边移过或移来减弱消散。分析其主要原因是:13—14 时强回波影响
图2 8月8日8时、14时300 hPa（a、b）、700 hPa（c、d）温度平流
c d
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主会场，形成了较强降水，使得主会场的不稳定能量充分释放，14 时地面气温（图略）已经下降至17.0 ℃，低于08 时的水平，后续的对流云图移至主会场区没有不稳定能量释放维持其发展，立即消散减弱，因此其后并没有强回波再次影响主会场区。可见，在该环流背景下，全域发展的对流单体各自影响一定区域，重叠影响的概率较小，雷暴出现在某一区域，消耗了该区域内的CAPE，过些时候再有雷暴进入该区域，是否衰减，取决于该区域内CAPE是否能够重建。CAPE的重建需要中高层冷平流和低层暖湿平流，呼和浩特市增加的14 时探空显示，中高层没有明显冷平流，而低层也没有明显暖湿平流，因此被上一波深厚湿对流消耗掉的CAPE难以重建，从周边进入该区域的雷暴（深厚湿对流）将趋于衰减。就本次天气过程而言，已经发生过强对流的地区，由于不稳定能量释放，不利于再次发生强对流天气。
13 时以后主会场区较强降水停止，但弱降水维持了2 个多小时直到16 时20 分才结束，表现为弱回波稳定少动，微量降水持续。其原因可能是：一方面，形势场低层850 hPa已转为西北风，说明锋区过境；另一方面，对流单体减弱移动减缓，弱回波稳定少动，同时，受地形影响，主会场区西、北、东三面环山，云团过山后“窝”在主会场上空，西北气流过山后在地形作用下形成过山下沉，地面回流后沿山上升的次级环流，在风力较弱的情况下形成局地云系，持续较长时间的微量降水。
7 结论
（1）8 月8 日降水对内蒙古自治区成立70 周年活动是高影响天气，属于500 hPa东部冷涡主体控制下，其西北气流中小槽影响在河套地区即阴山南北地区产生的阵雨和雷阵雨天气，降水发生在中午及午后，呈现出降水强度和落区极不均匀的分散性特征。
（2）对西北气流中小槽影响的阵雨和雷阵雨，其大范围的影响区域预报是有较好能力的，提前10 d就做出了准确的预报。但对其降水中心出现的位置、强度和具体时间很难把握，预报能力很弱，只能依靠天气雷达、卫星云图和自动气象站对对流单体的实时监测解决短时临近预报问题。
（3）8 月8 日对流降水天气的强弱，主要取决于对流不稳定能量的大小和分布，08时呼和浩特站整层大气的不稳定能量较弱，CAPE为205 J·Kg-1。但早晨天气放晴，气温从18.0 ℃升温到23.0 ℃，CAPE增长至2000 J·Kg-1以上；对流层700 hPa为较强的暖平流，300 hPa有较强冷平流，存在潜在不稳定能量，对流条件转好。值得注意的是：订正后的呼和浩特站探空的温度对数压力图，正能量区已经接地，接近到自由对流条件，不需要明显的触发条件便可以产生局地对流。可见，不需要有明显的触发系统，对流单体遍地开花，可能就是因为各地都达到了自由对流条件而形成。因此，这类预报需要细致的分析其不稳定条件的变化，对流发生早晚取决于达到自由对流条件的时间。
（4）对流云团的监测主要依靠卫星云图、天气雷达和自动气象观测站，当对流单体发展旺盛，对流云顶云帧面积扩大，卫星云图的信息难以准确判断降水区域。天气雷达观测效果具有明显优势，对降水区域的观测精准，因此，对降水的监测需要以天气雷达观测为主，卫星云图辅助。
（5）影响主会场的强对流回波只有一次，13—14 时强回波影响主会场，形成了较强降水，使得主会场的不稳定能量充分释放，14 时地面气温已经下降至17.0 ℃，低压08 时的水平，后续的对流云图移至主会场区没有不稳定能量释放维持其发展，立即消散减弱，因此其后并没有强回波再次影响主会场区。可见，全域发展的对流单体各自影响一定区域，重叠影响的概率较小，已经发生过强对流的地区，由于不稳定能量释放，不利于再次发生强对流天气。
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Evaluation of Summer Tourism Climate Comfort in Inner
Mongolia in the Past 50 Years
Liang Zhiwen
(Meteorological service center of Inner Mongolia, Inner Mongolia Hohhot 010051)
Abstract Based on the data of average daily temperature, average relative humidity, average wind speed and sunshine hours of 50 meteorological observation stations which located in major tourist attractions of Inner Mongolia from 1967 to 2017, the temporal and spatial variation characteristics of temperature, humidity index, wind efficiency index, clothing index and tourist climate comfort index in summer months of Inner Mongolia were analyzed. The results show that in summer, the climate comfort in Inner Mongolia is at the "relatively comfortable and comfortable" level, which is very suitable for summer vacation.
Keywords Tourism; Climate comfort degree; Spatial and distribution; Inner Mongolia
Analysis of a High Influence Weather by Thermal Convection in
Inner Mongolia
Sarina1 ，Meng Xuefeng2
（1．Inner Mongolia Meteorological Service Center，Inner Mongolia Huhhot 010051
2．Inner Mongolia Autonomous Region Meteorological Observatory，Inner Mongolia Huhhot 010051）
Abstract This paper analyzes the starting and stopping time of convective high rainfall, and the capability of short-range, short-time and nowcasting forecasting service during the celebration of the 70th anniversary about the establishment of Inner Mongolia Autonomous Region on 8 August in Hohhot. The results show that: 1. The rain and thunderstorms are controlled by the small trough in the northwest airflow of the eastern cold vortex. The intensity and fall area of the precipitation show the characteristics of extremely uneven dispersion. In short-range and short-time the precipitation area can be determined, but the duration and intensity of precipitation in short-time to nowcasting temporary effect are different, that is, the prediction is difficult in the background of this big circulation. 2.In the morning of 8, the temperature increased from 18℃at eight o'clock to 24 ℃ at twelve o'clock, CAPE increased to 1532.6 J·kg-1. With the vertical change of temperature advection, there was potential unstable energy, and the convection condition became better. The revised T-logp
about Hohhot at 12 o'clock has achieved free convection conditions, the convection cells blossom everywhere, so that this kind of weather forecast needs analyze the changes of unstable conditions, when will the convection happen depends on the time to achieve free convection conditions. 3. The weather radar has obvious advantage on monitoring convective clouds. The monitoring of precipitation should be based on weather radar observation and satellite cloud map as the auxiliary. The strong convective echoes that affect the main venue happened only once. The appearance of a thunderstorm will consume CAPE in the area. If a thunderstorm enters the area later, the thunderstorm will occur again, depending on whether the CAPE can be re-established in the region. CAPE reconstruction requires middle and high level cold and low level warm and wet advection. At 14 o 'clock in Hohhot, there was no obvious cold flow in the middle and upper level, and the lower layer did not have obvious warm and humid advection. Therefore, CAPE that was consumed by the last wave of deep wet convection was difficult to be rebuilt. As a result, thunderstorms that enter the area from the surrounding area tend to weaken.
Keywords High-influence weather; Forecasting ability; Unstable energy; Convection cell; Free convection
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